ES2277404T3 - Recipiente de almacenamiento para liquidos criogenicos. - Google Patents

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Abstract

Un recipiente de almacenamiento para almacenar líquidos criogénicos, por ejemplo, LNG, tiene soportes para unir los recipientes interior y exterior. El recipiente de almacenamiento para líquidos criogénicos tiene soportes (4, 10) que producen una junta no termoconductora entre el recipiente interior (1) y el recipiente exterior (2). El recipiente de almacenamiento para líquidos criogénico tiene un recipiente interior y un recipiente exterior con una cámara aislante entre ellos. Se prevén soportes para aumentar la estabilidad del recipiente interior y del recipiente exterior.

Description

Recipiente de almacenamiento para líquidos criogénicos.
La invención se refiere a un recipiente de almacenamiento, especialmente para líquidos criogénicos, con un recipiente interno y uno externo, encontrándose entre el recipiente interno y el externo un espacio de aislamiento y previéndose al menos un soporte para aumentar la estabilidad del recipiente interno y/o externo.
Los gases industriales, tales como helio, hidrógeno, nitrógeno o GNL (gas natural licuado), se almacenan o transportan en recipientes de almacenamiento con frecuencia en estado de agregado líquido. Los recipientes de almacenamiento de este tipo se diseñan por regla general con pared doble, siendo conservado en el recipiente interno el gas líquido, y siendo evacuado el espacio intermedio entre el recipiente interno y el externo y sirviendo para el aislamiento.
Debido al aislamiento por vacío, tanto sobre el recipiente interno, especialmente en el caso de un almacenamiento del gas líquido a presión elevada, como sobre el recipiente externo actúan fuerzas elevadas, que en el caso de una construcción de recipiente de almacenamiento con superficies laterales planas requieren grosores de pared elevados. Por este motivo se han diseñado los recipientes de almacenamiento hasta el momento en la mayoría de los casos con un modo de construcción cilíndrico o esférico.
El hidrógeno y el GNL se utilizan en un grado creciente como combustible para vehículos, barcos o aviones. A este respecto el almacenamiento tiene lugar preferiblemente en forma líquida en los recipientes de almacenamiento a presión descritos anteriormente con aislamiento por vacío. El tipo de construcción cilíndrico habitual hasta el momento de los recipientes se adapta sin embargo sólo de mala manera a la geometría de los vehículos. De este modo se pretende, por ejemplo en el caso de los denominados autobuses de piso bajo, una disposición de depósito en la zona superior del autobús o sobre el techo del vehículo, debiendo dar como resultado un depósito de gran superficie, pero lo más bajo posible.
En el documento DE-OS 195 24 681, que se considera como el estado de la técnica más cercano, se propone por tanto un recipiente de almacenamiento para medio criogénico, que consiste en varios recipientes individuales tubulares, que se comunican entre sí desde el punto de vista de los líquidos, que están rodeados por un recipiente de aislamiento externo común, que por regla general no presenta una simetría cilíndrica. De esta manera es posible adaptar, mediante una selección adecuada de los recipientes individuales, la forma del depósito a la geometría de los vehículos.
Sin embargo, especialmente en el caso de un modo de construcción plano, de gran superficie, de estos recipientes de almacenamiento, deben tomarse medidas para absorber las elevadas fuerzas de compresión que actúan sobre las paredes del recipiente externo. Por tanto, según el documento DE-OS 195 24 681 se prevén soportes para soportar el recipiente externo contra el interno. Si bien para estos soportes se usa un material poco termoconductor, sin embargo se mantiene un aporte de calor considerable a través de estos soportes al líquido criogénico almacenado.
Por tanto, es objetivo de la presente invención proponer un recipiente de almacenamiento del tipo mencionado al principio, cuya geometría puede adaptarse en un grado elevado a las respectivas condiciones de espacio y requisitos, debiendo minimizarse el aporte de calor al recipiente interno.
Este objetivo se soluciona según la invención porque se prevé al menos un soporte para aumentar la estabilidad del recipiente externo y/o al menos un soporte para aumentar la estabilidad del recipiente interno, y el o los soportes individuales no establecen ninguna conexión entre el recipiente interno y el recipiente externo.
Según la invención, puede seleccionarse cualquier forma del recipiente externo y de este modo adaptarse de manera óptima al espacio previsto para el recipiente de almacenamiento. Para alojar el líquido que ha de almacenarse se prevén uno o varios recipientes internos, cuya geometría es esencialmente independiente de la del recipiente externo. Las fuerzas que actúan sobre el recipiente externo y/o el o los internos se absorben mediante uno o varios soportes, que según la invención se disponen de tal manera que no proporcionan ninguna aportación a la conducción de calor entre el recipiente interno y el externo.
Naturalmente en el caso de la construcción según la invención también se necesitan apoyos que mantienen en posición el recipiente interno en el recipiente externo y por tanto representan un puente de conducción de calor entre los dos recipientes. Sin embargo, estos apoyos no deben absorber ninguna fuerza procedente de las diferentes presiones en el recipiente interno, en el espacio intermedio entre los dos recipientes y en el espacio que rodea al recipiente externo, y se diseñarán, por tanto, preferiblemente, de manera correspondientemente delgada, de modo que el aporte de calor a través de estos apoyos es despreciablemente pequeño.
Los soportes están en contacto o bien sólo con el recipiente externo o sólo con el o los internos. Por el contrario los soportes no conectan un recipiente interno con el externo. Por consiguiente se descarta un aporte de calor al recipiente interno a través de conducción térmica a través de la conducción de calor mediante los soportes.
Si sólo se prevé un recipiente interno, entonces los soportes conectan preferiblemente las paredes opuestas del recipiente interno, para compensar de este modo las fuerzas de tensión producidas por el vacío que rodea el recipiente interno. De manera análoga, los soportes que estabilizan el recipiente externo discurren preferiblemente entre las paredes opuestas de este recipiente. En el caso de varios recipientes internos, los soportes pueden o bien colocarse dentro de un recipiente o bien rodear éste en forma de un armazón estabilizador o bien también de manera ventajosa soportar uno de los recipientes internos contra otro recipiente interno. Según la disposición se diseñan entonces los soportes para la absorción de fuerza o bien de tensión o bien de tracción.
Para poder almacenar una gran cantidad del líquido criogénico, es ventajoso adaptar la forma del recipiente interno a la del recipiente externo, para aprovechar de este modo el espacio disponible de manera óptima. Sin embargo, a este respecto debe prestarse atención a que quede entre los dos recipientes un espacio de aislamiento. Por regla general deben preverse a este respecto soportes para el recipiente interno y el externo. El recipiente interno presenta en el caso de esta construcción pasos o entalladuras para los soportes del recipiente externo, de modo que los soportes del recipiente externo no entran en contacto termoconductor con el recipiente interno.
Ha demostrado ser favorable, desde el punto de vista constructivo, agregar no sólo uno, sino varios recipientes internos en un recipiente externo común. A este respecto, la forma y el tamaño de los recipientes internos individuales se adaptan ventajosamente de tal modo a la forma del recipiente externo que se aprovecha su volumen de manera óptima. El uso de varios recipientes internos tiene varias ventajas: pueden utilizarse recipientes normales, tales como por ejemplo cilindros, puede seleccionarse la geometría de los recipientes internos de tal modo que éstos resisten también sin soportes adicionales las diferencias de presión existentes en el recipiente de almacenamiento, y el espacio que queda libre entre los recipientes internos individuales está disponible para el paso de los soportes para el recipiente externo.
Preferiblemente, en el caso de varios recipientes internos, éstos están conectados entre sí desde el punto de vista de los líquidos y/o de los gases. De esta manera sólo se necesita, por ejemplo, un único verificador de nivel o sólo un aparato manométrico para todos los recipientes internos.
El o los recipientes internos tienen preferiblemente una sección transversal circular o elíptica, dado que éstas son especialmente estables ante la presión. Por el contrario, para el recipiente externo, ha dado buen resultado la forma rectangular.
La realización según la invención del depósito de almacenamiento es especialmente adecuada para depósitos, cuyos recipientes internos tienen una capacidad de entre 50 y 1000 litros, preferiblemente de entre 800 y 900 litros.
Las ventajas de estabilidad conseguidas mediante la invención afectan de manera especialmente favorable a depósitos planos y, especialmente, a depósitos cuya altura asciende a menos de la mitad de su longitud y anchura. En el caso de un depósito de 1000 litros en un modo de construcción plano, es decir, un depósito cuya altura se encuentra, por ejemplo, entre 30 y 50 cm, el lado superior o inferior tienen un tamaño correspondientemente superior a 2 m^{2}, de modo que a una presión de 10 bar en el recipiente interno actúan fuerzas enormes sobre el lado superior e inferior del recipiente interno, que, sin embargo, se absorben mediante los soportes según la invención.
La invención ha dado buenos resultados especialmente en el caso del almacenamiento de hidrógeno líquido, oxígeno líquido, helio líquido así como GNL. Pero el recipiente de almacenamiento según la invención no es ventajoso sólo para el almacenamiento de medios fríos, sino también para el almacenamiento de medios templados o calientes. La invención puede utilizarse entonces ventajosamente siempre que entre el medio, líquido o gas, que ha de almacenarse y el entorno existe una diferencia de temperatura considerable. La elevada adaptabilidad del recipiente de almacenamiento a las más diversas ofertas de espacio es especialmente ventajosa en el caso del uso de este recipiente de almacenamiento en vehículos, especialmente vehículos terrestres.
Es especialmente conveniente la utilización del depósito de almacenamiento según la invención en el caso del almacenamiento de líquidos a una presión superior a 5 bar y especialmente a una presión de entre 8 y 15 bar.
La invención, así como detalles adicionales de la invención, se explican con más detalle mediante los ejemplos de realización representados en los dibujos. A este respecto muestran:
La figura 1, la vista lateral de un recipiente de almacenamiento según la invención;
la figura 2, la vista en planta desde arriba del recipiente mostrado en la figura 1; y
la figura 3, una forma de realización alternativa de la invención.
En la figura 1 se representa un recipiente de almacenamiento, tal como puede utilizarse por ejemplo en autobuses para el almacenamiento de hidrógeno líquido como combustible. La forma plana del recipiente de almacenamiento es especialmente adecuada para una disposición en la zona superior del autobús o sobre el techo del autobús o en general sobre los techos de vehículos.
El recipiente de almacenamiento consiste en varios recipientes internos 1 y un recipiente externo 2 que rodea los recipientes internos 1. Entre los recipientes internos 1 y el externo 2 se encuentra un espacio 3 de aislamiento, que por regla general está aislado por vacío, pero que también puede estar relleno de perlita o de otro material de aislamiento. Los recipientes internos 1 están conectados desde el punto de vista de los líquidos a través de tubos 5 de conexión y desde el punto de vista de los gases a través de tubos 12 de conexión, y están provistos de un conducto 6 de llenado así como de un conducto 7 de descarga. Debido a que los recipientes se comunican entre sí, únicamente se necesita un único verificador 8 de nivel.
El recipiente de almacenamiento tiene una capacidad de 900 litros. Las dimensiones del recipiente externo ascienden aproximadamente a 40 cm x 200 cm x 120 cm. Los recipientes internos 1 tienen una geometría cilíndrica y pueden absorber también en el caso de grosores de pared relativamente reducidos las fuerzas que aparecen debido a la diferencia de presión entre el interior del recipiente interno 1 y el espacio 3 de aislamiento. Sin embargo, los recipientes internos 1 pueden, en el caso de que se considere necesario, estabilizarse también, tal como se indica en el recipiente 1 derecho en la figura 1, mediante soportes 10 colocados en el interior del recipiente 1. En la figura 2 se representa, de manera alternativa o complementaria a este tipo de estabilización, un punto de apoyo de los recipientes internos 1 entre sí. Los soportes 11 utilizados para esto apuntalan los recipientes internos 1 entre sí, pero no tocan ni el recipiente externo 2 ni los soportes 4 que sustentan el recipiente externo 2.
Por el contrario, para soportar el recipiente externo 2 se necesitan soportes 4. Éstos se apuntalan entre dos paredes opuestas del recipiente externo 2 y no tienen una conexión termoconductora con los recipientes internos 1.
En la figura 2 se representa la vista en planta desde arriba del recipiente de almacenamiento mostrado en la figura 1. Los soportes 4 discurren en los espacios intermedios entre los recipientes internos 1 y conectan sólo las paredes templadas del recipiente externo 2 entre sí. Los recipientes internos 1 únicamente se mantienen en su posición en el recipiente externo 2 mediante apoyos delgados 6 poco termoconductores, que no deben absorber ninguna fuerza de compresión.
En la figura 3 puede observarse una configuración adicional de los recipientes internos 1. Los recipientes internos 1 diseñados igualmente como cilindros están conectados a este respecto parcialmente entre sí en sus lados longitudinales, por ejemplo soldados o soldados con estaño, seleccionándose el tamaño y la forma de los recipientes internos 1 de tal manera que se consigue una adaptación lo mejor posible al recipiente externo 2. El líquido almacenado en los recipientes 1 puede fluir a través de aberturas 9, que se encuentran en los puntos de contacto de dos recipientes internos 1 contiguos, desde un recipiente 1 al siguiente. Entre los recipientes internos 1 hay espacios libres, a través de los cuales discurren los soportes 4 para soportar el recipiente externo 2.

Claims (13)

1. Recipiente de almacenamiento, especialmente para líquidos criogénicos, con un recipiente interno y uno externo, encontrándose un espacio de aislamiento entre el recipiente interno y el externo, que se caracteriza porque se prevé al menos un soporte (4) para aumentar la estabilidad del recipiente externo (2) y/o al menos un soporte (10, 11) para aumentar la estabilidad del recipiente interno (1), y el o los soportes individuales (4, 10, 11) no establecen ninguna conexión entre el recipiente interno (1) y el recipiente externo (2).
2. Recipiente de almacenamiento según la reivindicación 1, que se caracteriza porque el soporte (10, 11) conecta entre sí las paredes del y/o de los recipientes internos (1).
3. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, que se caracteriza porque el soporte (4) conecta entre sí las paredes del recipiente externo (2).
4. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque se prevé al menos un apoyo (6) para el posicionamiento del recipiente interno (1) en el recipiente externo (2), que tiene una estabilidad esencialmente menor que el soporte (4, 10, 11).
5. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque más de un recipiente interno (1) está rodeado por el recipiente externo (2).
6. Recipiente de almacenamiento según la reivindicación 5, que se caracteriza porque los recipientes internos (1) tienen distinta forma y/o tamaño.
7. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, que se caracteriza porque los recipientes internos (1) están conectados desde el punto de vista de los líquidos y/o de los gases.
8. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza porque el recipiente interno (1) presenta una sección transversal circular o elíptica.
9. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, que se caracteriza porque el recipiente externo (2) tiene una forma esencialmente rectangular.
10. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, que se caracteriza porque el recipiente interno (1) tiene una capacidad de desde 50 hasta 1000 l, preferiblemente de desde 800 hasta 900 l.
11. Recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, que se caracteriza porque el recipiente externo (2) se diseña plano, especialmente porque la extensión del recipiente externo (2) en una dirección del espacio asciende a menos de la mitad de la extensión del recipiente externo (2) en las dos direcciones del espacio perpendiculares a la misma.
12. Uso de un recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, para el almacenamiento de líquidos criogénicos, especialmente hidrógeno líquido o GNL, en un vehículo, especialmente un vehículo terrestre.
13. Uso de un recipiente de almacenamiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, para el almacenamiento de líquidos a una presión superior a 5 bar, especialmente a una presión de entre 8 y 15 bar.
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